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　　近两年在IC圈，尤其是国内，很多IP企业被中短期看好，理由很简单，芯片设计和先进工艺制造核心技术被少数国际大厂掌握，短时间很难被追赶。

 

　　但大量的国内市场需求催生IP解决方案，像处理器IP、接口IP、功能性IP等服务和解决方案可以更高效服务本地芯片市场。

 

　　那么问题来了，IC行业说的IP，到底是什么？

 

　　一、芯片IP是什么？

 

 

　　在半导体中，我们常说的IP，其实是指IP核心（半导体知识产权核）。

 

　　半导体IP（Intellectual Property）指在集成电路设计中，经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电路模块，通常由第三方开发。

 

　　IP内核可以许可给另一方，也可以由一个单独方拥有和使用。IP能帮助降低芯片开发的难度、缩短芯片的开发周期并提升芯片性能，是集成电路产业链上游关键环节，主要客户是设计厂商。

 

　　根据不同的设计IP，半导体IP市场可分为处理器IP、接口IP、内存IP以及其他IP（模拟到数字IP和数字到模拟IP）；在IP核的基础上，半导体IP市场主要细分为软核和硬核。

 

　　按收费方式分类，IP 商提供许可(license)和版税(royalty)两种模式，其中版税占据较大份额。在许可（Licensing）模式下，设计商按 IP 授权次数付费，是一次性产品授权费。在版税（Royalty）模式下，设计商按制造的芯片数量付费，是跟产品销量挂钩的授权费。

 

　　IP就是某个设计好的模块，IP vendor会把IP卖给芯片设计厂商。不同vendor可能会以不同形式交付这个模块，有的只交rtl代码，有的会连着一些后端文件一起交付以方便芯片设计公司做物理实现。

 

　　一般来说，稍大一点的SoC芯片都会包括很多第三方IP，有些IP甚至一两家vendor垄断了，比如USB PHY或者PCIe MAC，很多公司都是用的Synopsys的。

 

　　ARM、Synopsys和Cadence都是IP vendor，基本上自己不做芯片。很多公司既是IP vendor又自己开发芯片，比如这两年比较火的寒武纪。稍大一点的公司，比如AMD、NV、海思，都有很多有竞争力的IP，但是只自己用，不卖。

 

　　二、IP 为什么重要？

 

　　绝大多数SOC 厂商都依赖IP 来设计和生产一款SOC 芯片，做SOC 的过程其本质就是寻找，验证及整合IP 的过程。

 

　　如果能够找到满足需求的，质量可靠的，验证过的IP 会极大缩短SOC 的开发周期，这个模式在过去几十年已经非常成熟。

 

　　IP 非常重要，对IP 的选择除了质量因素，价格也是重要的考量。随着用户数越多，这个价格会被分摊掉，相对容易承受。

 

　　随着芯片复杂度的提高，定制化需求越来越多，IP 产品也有自己的开发和生命周期。

 

　　是否能够在上市时间和定制化方面更好的满足客户需求，也成为IP 供应商和用户越来越关心的事情。

 

　　SOC 对IP 的应用模式随着市场需求，芯片复杂度，上市时间和成本的压力一直在发生变化。从SOC 视角看，对IP 的使用可以简单的分为三种情况：

 

　　1、只为这一个芯片定制的IP，通常发生在企业内部。

 

　　2、IP的选择来自于IP 平台，成熟的hardening IP。有些企业内部有自己的IP 平台，同时也会选择第三方IP 平台的产品。这类IP 的开发就是为了被大量的用户重复使用以降低成本

 

　　3、IP的选择来自于IP 平台，但在SOC SPEC 阶段就一起规划IP 开发，为满足用户的schedule，其研发周期几乎与SOC 同步

 

　　不同的IP 策略选择对于验证和芯片回来后的测试也会有不同的影响。

 

　　三、满屏的美国IP厂商

 

　　IP核在芯片设计中的许可和使用在1990年代很普遍。如今，使用最广泛的IP内核来自Arm，Synopsys，Imagination和Cadence。下图1是全球前十五的设计IP厂商排名，而在这些主要的厂商中，美国几乎占据了大半壁江山，见图2。

 

 

　　图1：全球TOP15 半导体IP厂商排名

 

 

　　图2：半导体IP厂商所属国家

 

　　按产品种类分类，半导体IP厂商主要提供包括处理器IP、有线接口IP、物理IP等不同产品。处理器IP是一种数字电路，用于完成取指令、执行指令及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，主要包括CPU IP、GPU IP、神经网络处理器IP（NPU IP）、视频处理器 IP（VPU IP）、DSP IP、图像信号处理器 IP（ISP IP）六大类。

 

　　接口 IP 集成了基于协议的功能，其最大份额来自于以数据为中心的应用，主要包括通用串行总线（USB IP）、串行高级技术附件（SATA IP）、高清多媒体接口/显示端口（HDMI/DP IP）等。物理 IP 主要用于模拟及混合信号、物理接口、存储单元和其他的数字 IP，主要包括数模混合IP、射频IP等。

 

　　在这些不同的IP产品中，其中接口IP在市场上的重要性正在增长。接口类IP主要集成了基于协议的功能，如USB、PCI Express、以太网、MIPI、SATA、DP，以及Die-to-Die (D2D)接口和内存控制器(DDRn、LPDDRn、HBM、GDDR)。

 

　　根据IPnest的统计，2018到2019年，处理器IP的市场份额从53.5%下降到51%，而接口类IP的市场份额则从20.3%上升到22.1%。从增长和市场份额来看，接口IP市场是最大的赢家，2019年的份额为8.7亿美元。而在2009年，接口IP类别仅占了2.2亿美元，在10年里翻了4倍。

 

 

2018-2019年IP分类的演进（资料来源：IPnest）

 

　　反观国内，大陆只有芯原股份上榜全球IP榜单，当前国产 IP 的产业影响力相对较小，但是本土企业已积极布局。

 

　　目前中国大陆有平头哥、芯来、芯原股份、寒武纪、华大九天、橙科微、IP Goal 和 Actt 等IP厂商。而从其产品布局和市场影响力来看，这些IP厂商还有很长的一段路要走。

 

　　四、IP为王，实现更多创新

 

　　在5G时代，新应用、新产品将层出不穷，需求更多且更加个性化，而芯片也要以更快的速度生产以保证新产品的上市。

 

　　比如现今的芯片厂商都在开发5G SoC，以便快速适应5G技术，并将产品及时投放到市场。因此需要考虑采用新工艺的芯片成本、功耗、温度、算力多少，能否快速上市等问题，而IP核的强大之处就在于这些它都帮你验证好了。

 

　　一直以来，由于技术壁垒和商业壁垒较高，先进工艺芯片IP产品鲜有国内企业涉猎。作为集成电路产业的关键环节，IP产品的全新突破将有利于国内芯片产业生态的健全与完善。

 

　　我们需要通过源头技术创新，打造先进工艺的芯片IP产品，以新技术赋能产业，不断驱动IC行业的发展和进步。